最近,俄罗斯公布了一项非常“疯狂”的计划:5-7年内,建成一个位于月球表面的核电站。
▼
这个新闻引发了不少关注。但其实,去年中俄就签署了一项共建月球核电站的协议。只不过现在看来,又要和CR929一样,各搞各的了。
疯狂的还不止一个:年初,美国NASA和美国能源署宣布,也要在月球上整个核电站。为此NASA还准备从能源署那里弄400公斤浓缩核燃料。
特朗普这次任期就到2029年1月
目前NASA需要把重返月球,建基地和核反应堆的截止日期
都控制在他的任期内▼
核电站,那可不是个简单玩意。在地球上弄一个尚且费劲,为啥各国都要在月球上弄?
当然是大家都准备上月球了——
下月初,美国阿尔忒弥斯2号就将把宇航员送到月球轨道上。未来还计划在月球表面建立永久基地。
阿尔忒弥斯基地的概念图
(图:NASA)▼
中国《空间技术》杂志最近刊发了一期载人登月专刊,多篇论文首次披露了新一代载人飞船“梦舟”与月面着陆器“揽月”。
(图:载人月面着陆起飞系统设计及关键技术研究)▼
几十年前阿波罗登月,更多是为了展现国家形象,在冷战中秀肌肉。而现在的登月项目更多是为了资源开发和科学研究,并为下一步的深空活动服务,要算长期的经济账。
1969年,阿姆斯特朗拍摄的月球
(图:NASA)▼
这样,就需要人们在月球上建立一个稳定、有充足能源供给的基地。而在月球上,别的能源实在是不太好弄......
一昼夜接近地球上的30天,意味着半个月见不到太阳。也就是说,目前航天器最常用的太阳能发电,根本用不了。
理论上还有一种方法——有太阳的时候,采集月球上的水冰资源,电解水生成氢气和氧气。等没阳光的时候用氢气发电。看着就麻烦......
核燃料倒不是问题,目前估计,月球上大约有8.4亿吨的钍和3.6亿吨的铀。这两种资源在地球上,储量都只有百万吨级别。
只不过怎么开采,又是另一个话题了......
真正用到太空和月球上的,都是小型核反应堆:
中国的的“玲龙一号”是全球第一个陆上商用模块式小型堆,直径只有30米。目前各项测试已经快要结束,预计今年下半年投入发电。
“玲龙一号”施工现场
(图:Wiki)▼
而俄罗斯,则利用自己在核动力民用破冰船上的多年经验,改出了核电小型化产品RITM-200N。虽然还在测试阶段,但已经拿到了乌兹别克斯坦的订单。
RITM-200反应堆▼
尽管核电站这东西优点不少,但要真弄到月球上,问题还是很大。
月球上虽然不缺核原料,但是缺乏核电站必备的散热物质。目前几乎所有核电站都需要消耗大量的水来散热,否则就会过热、出事故。
地球上一个百万千瓦级核电机组,每小时需消耗数千吨冷却用水。尽管目前要搬上月球的都是小型化反应堆,但怎么散热还是个难题。
核电站在运行过程中会产生巨大热量,
需要大量的水进行冷却,大多都临海而建
(图:Wiki)▼
更何况,现有的小型反应堆,都没有在真空与微重力环境下测试过,上了天能不能用,还要打个问号。
作为一种理论上可以无穷无尽的能源,人类早就想把核能带上天了。《丁丁历险记》中的登月火箭,用的就是核动力发动机。
漫画中登月火箭的动力来自于原子能
(图:丁丁历险记)▼
登月的那两册漫画出版于1953/54年。那是人类尚未登上月球,就已经对核能兴趣高涨——
奔向月球和月球探险两个系列▼
美国的玩具厂商推出了青少年原子能套装,敢把盖革计数器当玩具;苏联米亚西舍夫设计局则提出了疯狂的M60核动力战略轰炸机方案,理论上可以永不降落。
吉尔伯特U-238原子能实验室
搞核能从娃娃抓起...
(图:Wiki)▼
但在现实中,只有苏联人在图-95上装了一台核反应堆做测试,为此还把驾驶舱用铅板包死,飞行员视角近乎归零;就这,也只是上天兜了几圈,没敢在空中开启核反应堆。
或许在很长一段时间内,太空核动力和月球核电站都只是PPT工程。